JP5319551B2 - Especially pressure tanks such as hydraulic accumulators - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変形しつつ移動可能であり、特に気体作動媒体である第1の媒体のためのタンク内の空間を、特に流体である第2の作動媒体のための空間から分離し、かつ環状縁端から延びているドーム状主分離面を画定する弾性分離要素を有する、特に油圧アキュムレータ等の圧力タンクに関する。 The invention is movable while deforming, separating the space in the tank for the first medium, in particular a gaseous working medium, from the space for the second working medium, in particular a fluid, and annular More particularly, the invention relates to a pressure tank, such as a hydraulic accumulator, having an elastic separation element that defines a dome-shaped main separation surface extending from the edge.
油圧アキュムレータの形態のこの種の圧力タンクは、特許文献1で開示されている。ゴム状材料(アクリルニトリルブタジエンゴムのような合成ゴム)からなる弾性分離要素は、既知の油圧アキュムレータでは、変形しつつ移動可能であり、アキュムレータハウジング内で気体側を流体側から分離する膜を形成する。変形しつつ移動可能なこうした膜を有する油圧アキュムレータの動作挙動に対しては、2つの主要な要求が課されなければならない。一方では、気体の拡散を防止するため膜の不透過性が保証されなければならない。他方では、腐食性媒体の影響下でも維持される膜の対応する機械的特性、特に移動の容易さと繰り返し曲げ強度が必要である。 Such a pressure tank in the form of a hydraulic accumulator is disclosed in US Pat. Elastic separation element made of rubber-like material (synthetic rubber such as acrylonitrile butadiene rubber) can be moved while deforming with known hydraulic accumulators, forming a membrane that separates the gas side from the fluid side in the accumulator housing To do. Two main requirements must be imposed on the operating behavior of a hydraulic accumulator with such a membrane that can be deformed and moved. On the one hand, the membrane impermeability must be guaranteed to prevent gas diffusion. On the other hand, the corresponding mechanical properties of the film that are maintained even under the influence of corrosive media are required, in particular ease of movement and repeated bending strength.
上記の既知の油圧アキュムレータでは、これらの要求は部分的にしか満たされていない。ゴム状膜の不透過性を改善するために、既知のアキュムレータには、密接に連続して主分離面から突出する環状ビード状隆起部が存在する。隆起部によって平均的な壁の稠密度が増大するため、拡散不透過性は実際に増大するが、壁の厚さが大きく増大するため、壁は大幅に硬化し、ひいては移動性が低下する。 In the known hydraulic accumulator described above, these requirements are only partially met. In order to improve the impermeability of the rubbery membrane, known accumulators have an annular bead-like ridge that projects from the main separation surface in a continuous and continuous manner. As the average density of the wall is increased by the ridges, diffusion impermeability is actually increased, but the wall thickness is greatly increased, so that the wall is significantly hardened and thus less mobile.
本発明の目的は、この先行技術と比較してはるかに改善された動作挙動を特徴とする特に油圧アキュムレータ等の圧力タンクを利用可能にすることである。 The object of the present invention is to make available a pressure tank, in particular a hydraulic accumulator, characterized by a much improved operating behavior compared to this prior art.
本発明によれば、この目的は、全体として請求項1に記載の特徴を有する圧力タンクによって達成される。 According to the invention, this object is achieved by a pressure tank having the features of claim 1 as a whole.
すなわち、本発明によれば、圧力タンクにおいて、フッ素プラスチック材料を有するか又は好適には全体がフッ素プラスチック材料からなる物質から製造される分離要素が存在し、一方では、卓越した拡散不透過性が保証され、他方では、極めて優れた繰り返し曲げ強度といった、油圧アキュムレータ内の膜として使用するために最適な機械的特性を有する分離要素が提供される。したがって、非常に小さな壁厚さが使用できる。このため、望ましい膜の移動の容易さが得られる。結果として得られる良好な応答挙動に基づいて、圧力タンクは脈動ダンパとして使用するのに特に適している。 That is, according to the invention, in the pressure tank, there is a separation element that has a fluoroplastic material or preferably is made entirely of a material made of a fluoroplastic material, while having excellent diffusion impermeability. On the other hand, a separation element is provided that has optimum mechanical properties for use as a membrane in a hydraulic accumulator, such as extremely good repeated bending strength. Thus, very small wall thicknesses can be used. For this reason, desirable ease of movement of the film can be obtained. Based on the resulting good response behavior, the pressure tank is particularly suitable for use as a pulsation damper.
ポリテトラフルオロエチレンが特に適切な材料であることが判明している。 Polytetrafluoroethylene has been found to be a particularly suitable material.
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)は、非常に高い溶融粘度のため可塑成形ができないので、この材料製の望ましい成形物は、200〜400バールで粉末原材料からプレスし、加圧せずに370〜380°で焼結する。膜を得る必要がある場合には、一般に円筒形ブロックから剥離する。したがって、ポリテトラフルオロエチレンは一般に、スラブ、棒、チューブ等といった剛体の中実体の形態で市販されている。膜技術の当業者にとっては、それにもかかわらず全体又は部分的にポリテトラフルオロエチレン材料から製造され、可撓性ローリング膜の機能を果たすことすら可能な分離要素を得ることができることは驚きである。 Since polytetrafluoroethylene (PTFE) cannot be plastic molded due to its very high melt viscosity, the desired moldings made from this material are pressed from powder raw material at 200-400 bar and 370-380 without pressure. Sinter at °. When it is necessary to obtain a membrane, it is generally peeled from the cylindrical block. Therefore, polytetrafluoroethylene is generally marketed in the form of rigid solid bodies such as slabs, rods, tubes and the like. Those skilled in the membrane art are surprised to nevertheless be able to obtain separation elements that are made entirely or partially from polytetrafluoroethylene material and can even perform the function of a flexible rolling membrane. .
さらに、PTFE材料は特に良好な耐化学性を有するので、本発明に係る圧力タンクは、化学腐食性媒体が存在する場合の使用にも適している。 Furthermore, since the PTFE material has a particularly good chemical resistance, the pressure tank according to the invention is also suitable for use in the presence of a chemically corrosive medium.
有利な実施形態では、分離要素は、ドーム状主分離面を画定しており、そのドームに対して内側にある側面に環状ビード状隆起部が突出している。このようにドーム状になった膜を使用することによって、圧力タンク内では、変形が容易なために、圧力タンク内の隣接する作動空間の体積の比較的大きな変化を引き起こすことができる。 In an advantageous embodiment, the separating element defines a main dome-shaped separating surface with an annular bead-like ridge protruding on the side that is inward of the dome. By using the dome-shaped membrane in this manner, a relatively large change in the volume of the adjacent working space in the pressure tank can be caused because the deformation is easy in the pressure tank.
好適実施形態では、連続する隆起部は、主分離面に沿って延びている平坦な壁部分によって互いに分離されている。したがって、隣接する隆起部の間には、それぞれ1つの自由空間が存在し、隣接する隆起部の相対移動のために利用可能なので、互いに隣接して相互に支持し合い構造を補強する環状ビードなしでも、分離要素はローリング膜として変形することができる。 In a preferred embodiment, the successive ridges are separated from each other by flat wall portions extending along the main separation surface. Therefore, there is one free space between adjacent ridges, which can be used for relative movement of the adjacent ridges, so there is no annular bead that supports each other and reinforces the structure adjacent to each other However, the separation element can be transformed as a rolling membrane.
好適には、環状ビード状隆起部の頂部は丸くなったドームを有するので、切り欠き効果が回避される。 Preferably, the top of the annular bead-like ridge has a rounded dome so that the notch effect is avoided.
特に有利な実施形態では、環状ビード状隆起部は、外側に開いて主分離面に環状溝状くぼみを形成する褶曲部によって形成される。褶曲部の高さにしたがって、このように形成された膜では、蛇腹の場合と同様に、膜を巻き上げたり引き出したりするために移動可能な特に大きな長さの材料ストリップが利用できる。 In a particularly advantageous embodiment, the annular bead-like ridge is formed by a fold that opens outward and forms an annular groove-like depression in the main separation surface. Depending on the height of the fold, the membrane thus formed can use a particularly large length of material strip that can be moved to roll up and pull out the membrane, as in the case of bellows.
好適には、この場合、開いた端部から褶曲部の頂部までその垂直軸に沿って測定した少なくとも1つの褶曲部の高さが他の褶曲部の高さと異なるように配置される。 Preferably, in this case, the height of at least one fold, measured along its vertical axis from the open end to the top of the fold is arranged to be different from the height of the other folds.
すでに判明しているように、環状縁端に最も近い第1の褶曲部が他の隣接する褶曲部より小さい高さを有する場合、特に良好な機械的特性が得られる。 As has already been found, particularly good mechanical properties are obtained when the first bend closest to the annular edge has a smaller height than other adjacent bends.
また、この点で、環状縁端から最も近い第1の褶曲部まで延びている壁部分が、環状縁端で最大の値を有し、第1の褶曲部に向かって褶曲部間の壁部分の壁厚さの値まで減少する壁厚さを有するならば有利である。縁端の厚さをこのように形成することによって、膜の残りの部分の弾性に有害な影響を与えることなく、圧力タンクの対応するハウジング要素上での膜の締め付けと、締め付け部位のシール接続の形成とが促進される。 Also, at this point, the wall portion extending from the annular edge to the nearest first bent portion has the maximum value at the annular edge, and the wall portion between the bent portions toward the first bent portion. It is advantageous to have a wall thickness that decreases to the value of the wall thickness. By forming the edge thickness in this way, the membrane is clamped on the corresponding housing element of the pressure tank and the sealing connection of the clamping site without adversely affecting the elasticity of the rest of the membrane The formation of is promoted.
以下図面を使用して本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
油圧アキュムレータの形態の本発明に係る圧力タンクの例示実施形態のうち、図1は、ハウジングの長手方向軸7と同軸の下部側流体接続部9を有するハウジングの下部3と、ハウジングの下部3に隣接するハウジングの上部5の部片とだけを示す。ハウジングの下部3とハウジングの上部5との間の接続部位では、全体として1で示されるローリング膜の形態の分離要素の開いた環状縁端13が密に締め付けられている。ここでは、ローリング膜の厚くなった縁端21は、一方ではハウジングの下部3の環状表面22上で支持され、他方ではOリング15に隣接し、そのOリング15は、ハウジングの上部5の軸方向に突出する環状体14上の環状溝20の中に置かれる。
Of the exemplary embodiment of the pressure tank according to the invention in the form of a hydraulic accumulator, FIG. 1 shows a
図1及び図2は完全に展開又は伸長した状態のロール膜1を示しており、そこでは、図1で膜1の上に位置する空間11、すなわち油圧アキュムレータの気体側は最大の体積を有し、流体接続部9には流体圧力は存在しないので、膜1はハウジングの下部3の内壁に接し、膜1の中心補強ビード29は流体接続部9の縁端に重なり合うことによって、流体圧力がない時膜1が流体接続部9に押し付けられるのを防止する機械的防護手段を形成する。
1 and 2 show the roll membrane 1 in a fully unfolded or elongated state, in which the
図2及び図3は、PTFE材料から製造したローリング膜1のさらなる細部を例示する。PTFE材料は拡散不透過性が非常に良好で強度特性が特に良好なので、環状縁端13の外ではローリング膜1が必要とする膜の壁厚さはわずかであり、これがドーム状主分離面を画定する。連続する環状ビード状隆起部はこの主分離面から内側に突出しているが、図示の例では、これらは中実体の形態のビードによってではなく、縁端13に最も近い第1の褶曲部が17で示され隣接する他の褶曲部が各々19で示される褶曲部によって形成される。図1から明らかなように、壁厚さは、環状縁端13での厚くなった壁21から第1の褶曲部17まで減少して、褶曲部17及び19の間に各々位置する平坦な壁部分23の厚さの値になるように変化する。実際の実施形態では、壁厚さは、厚くなった部分21から第1の褶曲部17まで1.2mmの値から0.5mmの値まで減少するが、この0.5mmは、褶曲部17及び19の間の連続する壁部分23で示される値である。図2が同様に示すように、内側の厚くなった縁端21は、図2では図示しないOリング15の部分的な囲壁を形成する一種のシェル形状を形成する。
2 and 3 illustrate further details of a rolling membrane 1 made from PTFE material. Since PTFE material has very good diffusion impermeability and particularly good strength properties, the wall thickness of the membrane required by the rolling membrane 1 outside the annular edge 13 is very small, which makes the dome-shaped main separation surface Define. Although the continuous annular bead-like ridges project inwardly from this main separation surface, in the example shown, they are not by solid form beads, but the first bend closest to the edge 13 is 17. The other bent portions shown by and adjacent to each other are formed by the bent portions shown by 19 respectively. As can be seen from FIG. 1, the wall thickness decreases from the thickened
図2から同様に認識できるように、垂直軸25に沿って測定すると、第1の褶曲部17の高さは、各々同じ高さを有する連続する褶曲部19より小さく、全ての褶曲部17及び19の頂部はドーム状になっている。褶曲部17及び19はドームの外側の側面で開いているので、環状溝状くぼみ27(特に図3参照)が形成されており、それらは各々、壁部分23の間で主分離面のドームの途中の中断部を形成する。特に図3から認識できるように、褶曲部17、19の開いた端部での環状溝状くぼみ27の内幅は垂直軸25に沿って測定した褶曲部の高さよりはるかに小さく、この例では褶曲部19の高さは内幅の約4倍の大きさである。
As can be seen from FIG. 2 as well, when measured along the
図3から同様に明らかなように、褶曲部17、19のくぼみ27の内面は、開いた端部に向かってわずかに広がりながら延びているので、くぼみ27の開いた端部は褶曲部の頂部領域にあるくぼみ27の底より大きな幅を有する。図2が示すように、褶曲部19の垂直軸25は各々、隣接する壁部分23の接平面に対してほぼ垂直方向に向いているが、その一方で第1の褶曲部17の垂直軸25はこの接平面に対してわずかに傾斜して延びており、第1の褶曲部17の垂直軸25は環状縁端13の平面に対して約10°の角度をなしている。上から下に並んだ連続する褶曲部19については、垂直軸25は、縁端13の平面に対して次第に急角度の傾斜をなすようになる。
As is also apparent from FIG. 3, the inner surface of the
この例では、膜1の内側に突出する環状ビード状隆起部は褶曲部17及び19によって形成されており、その結果膜を巻き上げる際の特に容易な移動性が得られる。しかし、環状ビード状隆起部を中実体として製作することも可能である。無充填PTFEが使用可能であり、また、例えば特に高い耐熱性又は他の特殊な性質が望ましい場合には、PTFE材料のために従来から提供可能なフィラー及び/又はフィラーの組み合わせを伴うものでもよい。とりわけ、ガラス繊維材料、炭素、又は、金属フィラーが考えられる。
In this example, the annular bead-like bulge projecting inside the membrane 1 is formed by the
PTFE材料の半製品は、例えばブロックから剥離した膜、中実の棒、円形のブランク等といった多くの形態で入手可能である。機械的特性に基づいて、本発明に係る圧力タンクで使用されるローリング膜といった完成品は、粉末原材料をプレス及び焼結した成形体から切り出すことによって製造できる。しかし、とりわけ壁の薄い物品については、焼結の前にPTFEの拡散物を吹込成形することによって形成できる。ポリテトラフルオロエチレンの中実体から図1に示す球形の膜形状が得られるならば、その後未加工の物体を切断することによって例示される形状の分離膜が得られる。切断処理の際に形成されるポリテトラフルオロエチレンの切れ端を最小にするため、好適には成形の際にブランクとして半球状に事前成形した物体を製造してもよい。 Semi-finished PTFE materials are available in many forms, such as membranes peeled from blocks, solid bars, circular blanks, and the like. Based on the mechanical properties, a finished product such as a rolling membrane used in the pressure tank according to the invention can be produced by cutting the powder raw material from a pressed and sintered compact. However, particularly thin-walled articles can be formed by blow molding a PTFE diffusion prior to sintering. If the spherical membrane shape shown in FIG. 1 is obtained from the solid body of polytetrafluoroethylene, then a separation membrane having the shape illustrated by cutting a raw object is obtained. In order to minimize the pieces of polytetrafluoroethylene formed during the cutting process, a hemispherical pre-formed object may preferably be produced as a blank during molding.
フッ素プラスチック材料として上で述べたポリテトラフルオロエチレン材料は、純粋PTFE及び改質PTFEの両者を備えてもよく、無充填PTFE及びPTFE化合物の両者を含んでもよい。改質PTFE材料の場合、青銅、炭素ダスト、MoS2、ならびにガラス繊維及び炭素繊維材料といったフィラーが可能である。PTFEの他に、他のフッ素プラスチック材料としては、エチレンテトラフルオロエチレン(ETFE)、エチレンクロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン共重合体(PCTFE)、ペルフルオロアルコキシ共重合体(PFA)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)及びテトラフルオロエチレンペルフルオロプロピレン(FEP)が使用できる。 The polytetrafluoroethylene material described above as the fluoroplastic material may comprise both pure PTFE and modified PTFE, and may comprise both unfilled PTFE and PTFE compounds. In the case of modified PTFE materials, fillers such as bronze, carbon dust, MoS 2 , and glass and carbon fiber materials are possible. In addition to PTFE, other fluoroplastic materials include ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), ethylene chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), polychlorotrifluoroethylene copolymer (PCTFE), perfluoroalkoxy copolymer. (PFA), polyvinylidene fluoride (PVDF) and tetrafluoroethylene perfluoropropylene (FEP) can be used.
Claims (11)
前記弾性分離要素(1)がフッ素プラスチック材料を有し、好適には全体がフッ素プラスチック材料からなり、
連続する褶曲部の形態の環状ビード状隆起部(17、19)が前記弾性分離要素の側面に突出しており、その垂直軸(25)は、前記環状縁端(13)から前記弾性分離要素(1)の底部に向けて、前記環状縁端(13)の平面に対して次第に急角度の傾斜をなすようになっていることを特徴とする圧力タンク。 The space (11) in the tank for the first medium, which is movable while being deformed and in particular a gaseous working medium, is separated from the space for the second working medium, in particular a fluid, and is annular In a pressure tank, in particular a hydraulic accumulator (3, 5), having an elastic separating element (1) defining a dome-shaped main separating surface extending from the edge (13)
It said elastic separating element (1) has a fluorine plastic material, Ri Do from the preferred overall the fluorine plastics material,
An annular bead-like ridge (17, 19) in the form of a continuous bend projects from the side of the elastic separating element, whose vertical axis (25) extends from the annular edge (13) to the elastic separating element ( 1) A pressure tank, which is gradually inclined with respect to the plane of the annular edge (13) toward the bottom of 1) .
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